مهندسان شیمی دانشگاه تهران با همکاری پژوهشکده علوم و فناوری نانو دانشگاه کاشان، با بهره‌گیری از فناوری نانو موفق به ساخت غشایی شده‌اند که قابل کاربرد در جداسازی مواد دارویی از فاضلاب بیمارستان‌هاست. این غشاء، پلیمری است و به دلیل بازده و طول عمر بالا، به اقتصادی‌تر شدن فرایند تصفیه‌ی آب کمک شایانی خواهد کرد.
دانشگاه تهران: بازیابی مواد دارویی پرمصرف از فاضلاب‌های دارویی
کشور ایران بالاترین رتبه در مصرف انواع آنتی‌بیوتیک‌ها را دارد. این امر سبب شده است که این مواد در نمونه‌های مختلف زیست‌محیطی نظیر آب‌های زیرزمینی، رودخانه‌ها و فاضلاب‌ها یافت شود. مسئه‌ی مهم، اثر آنتی‌بیوتیک‌ها بر محیط زیست، گسترش ایجاد مقاومت به این مواد و در نتیجه کاهش کارایی آن‌هاست. در سال‌های اخیر استفاده از دو روش غشای اسمز معکوس و غشای نانوفیلتراسیون برای جداسازی ترکیبات آلی/ غیر آلی و میکرواورگانیسم‌ها از آب آشامیدنی، مورد توجه محققین قرار گرفته است. پژوهشگران در این مطالعه، به دنبال ساخت یک غشای نانوفیلتراسیونی هستند که با خاصیت نفوذپذیری بالا قادر به جداسازی داروی آموکسی‌سیلین از آب باشد.
با استفاده از این غشا، هزینه‌ی مصرف انرژی در فرایند تصفیه‌ی آب کاهش یافته و در نتیجه اثرات چشمگیری در کاهش هزینه‌های جداسازی مواد خواهد داشت. همچنین سطح غشاهای نانوفیلتراسیون تولید شده، حساس به pH خوراک ورودی است. بنابراین با کنترل pH محیط عملیات می‌توان بازده غشاء را افزایش داد. پرواضح است که بازیابی مواد دارویی ارزشمندی مانند آموکسی‌سیلین منافع زیادی از جمله کاهش هزینه‌های ساخت برای شرکت‌های دارویی و نیز عدم آلودگی محیط زیست، ناشی از ورود آنتی بیوتیک به چرخه حیات و ایجاد مقاومت دارویی، را به همراه دارد.
مهندس رضا درخشش‌پور، کارشناس ارشد مهندسی شیمی از دانشگاه تهران، برتری عملکرد غشای نانوفیلتراسیون به غشای اسمز معکوس را اینگونه توضیح داد: «برای جداسازی مواد آلی معمولا از غشاهای اسمزمعکوس استفاده می‌شود. با توجه به ساختار این غشاها، فرایند جداسازی نیازمند فشارهای بالاست که منجر به مصرف انرژی زیادی می‌گردد. همچنین حفره‌های موجود در این غشاها در مدت کوتاهی دچار گرفتگی می‌شوند. در نتیجه عمر مفید آن‌ها کاهش می‌یابد. در صورت استفاده از غشاهای نانوفیلتراسیون که دارای نفوذ پذیری بالاتر و احتباس معادل غشاهای اسمز معکوس هستند این مشکلات مرتفع می‌گردند».
در ساخت این غشاء از اسید آکریلیک استفاده شده است. این امر سبب افزایش سطح آب‌دوست غشای نانوفیلتری و ایجاد حساسیت آن به pH محیط شده است. نتایج این تحقیق نشان داده است افزایش pH محیط، سبب افزایش میزان جداسازی ماده‌ی دارویی مورد آزمایش تا میزان ۳۰ درصد خواهد شد. اصلاح سطح غشاء به کمک فرآیند فوتوپلیمریزاسیون در حضور مونومر اسید اکریلیک نیز افزایش ۴۳ درصدی بازده عملکرد آن را سبب شده است. همچنین با بررسی اثر دمای حمام انعقاد بر ساختار و عملکرد غشا مشخص شده است که کاهش دما، کاهش اندازه‌ی تخلخل غشاء و در نتیجه افزایش کارایی آن را در پی دارد».
در ساخت این غشاء از اسید آکریلیک استفاده شده است. این امر سبب افزایش سطح آب‌دوست غشای نانوفیلتری و ایجاد حساسیت آن به pH محیط شده است. نتایج این تحقیق نشان داده است افزایش pH محیط، سبب افزایش میزان جداسازی ماده‌ی دارویی مورد آزمایش تا میزان ۳۰ درصد خواهد شد. اصلاح سطح غشاء به کمک فرآیند فوتوپلیمریزاسیون در حضور مونومر اسید اکریلیک نیز افزایش ۴۳ درصدی بازده عملکرد آن را سبب شده است. همچنین با بررسی اثر دمای حمام انعقاد بر ساختار و عملکرد غشا مشخص شده است که کاهش دما، کاهش اندازه‌ی تخلخل غشاء و در نتیجه افزایش کارایی آن را در پی دارد».
درخشش‌پور مراحل انجام این تحقیقات را اینگونه شرح داد: «در مرحله‌ی مطالعاتی آموکسی‌سیلین به عنوان یک ماده‌ی دارویی پر مصرف جهت بررسی جداسازی توسط غشای نانوفیلتری انتخاب گردید. همچنین تعدادی از عوامل ساخت غشاء نظیر نوع ماده‌ی افزودنی در پلیمر پایه، دمای حمام انعقاد و زمان تابش برای تولید غشای نانوفیلتری به صورت آزمایشگاهی مورد نظر قرار گرفت. سپس طی آزمایش‌های متعدد اثر این عوامل و چگونگی عملکرد جداسازی و شار عبوری تعیین شد. همچنین با تغییر pH محلول اثر شرایط عملیاتی نیز مورد توجه قرار گرفت. در نهایت بهترین شرایط از لحاظ عوامل ساخت غشاء و شرایط عملکرد تعیین شد».
نتایج این طرح می‌تواند منجر به جایگزینی غشاهای اسمزمعکوس توسط غشاهای نانوفیلتراسیون گردد. این امر باعث صرفه‌جویی در انرژی و افزایش عمر غشای مورد استفاده در فرایند جداسازی مواد آلی خواهد شد.
نتایج این تحقیق که حاصل همکاری مهندس رضا درخشش پور، دکتر محمدرضا مهرنیا– عضو هیئت علمی دانشگاه تهران- دکتر احمد اکبری -عضو هیئت علمی دانشگاه کاشان- و مریم همایونفال-دانشجوی دکتری نانوفناوری دانشگاه تهران- است، در مجله Journal of Environmental Health Science and Engineering (جلد ۱۱، شماره ۹، ماه ژوئن، سال ۲۰۱۳، صفحات ۱ تا ۱۰) به چاپ رسیده است.
نتایج این تحقیق که حاصل همکاری مهندس رضا درخشش پور، دکتر محمدرضا مهرنیا– عضو هیئت علمی دانشگاه تهران- دکتر احمد اکبری -عضو هیئت علمی دانشگاه کاشان- و مریم همایونفال-دانشجوی دکتری نانوفناوری دانشگاه تهران- است، در مجله Journal of Environmental Health Science and Engineering (جلد ۱۱، شماره ۹، ماه ژوئن، سال ۲۰۱۳، صفحات ۱ تا ۱۰) به چاپ رسیده است.
